ניתן לחלק חלוקה גרעינית (מיטוזה) של תאים של אורגניזמים אוקריוטים עם שכפול של DNA לארבעה שלבים עיקריים. השלב העיקרי השני נקרא מטאפאזה, במהלכו הכרומוזומים מתכווצים בתבנית ספירלית וממקמים את עצמם במישור המשווני במרחק שווה בערך משני הקטבים ההפוכים. סיבי הציר, החל משני הקטבים, מחוברים לצנטרומרים של הכרומוזומים.
מהי מטאפאזה?
מטאפאזה הוא השני מבין ארבעה שלבים עיקריים שאליהם ניתן לחלק חלוקה גרעינית של תאים אוקריוטיים, הנקראים מיטוזה. במהלך המטאפאזה, הסידור של הכרומוזומים במישור המשווני שנקרא או לוח המטאפזה אופייני. כל כרומוזום בודד מורכב מארבעה כרומטידים, שניים מהם "זהים בבנייתם". הכרומטידים בתחילה עדיין מוחזקים יחד על ידי הצנטרומר המשותף שלהם. מבנים חלבוניים קטנים נוצרים במרכזים אליהם מתחברים סיבי מוטות הציר במטרה למשוך את הכרומטידות האחיות לקטבים ההפוכים בהתאמה. הניתוק של הכרומטידים כבר שייך לאנאפאזה, העוקב אחר המטאפאזה. במהלך המטאפאזה, כל ההכנות הדרושות לניתוק הכרומטידים מהצנטרומרים כדי להימשך לקטבים מתבצעות. רק כאשר כל הצנטרומרים מחוברים לסיבי הקוטב או למיקרו-צינורות המתאימים, משתחררים קשרי הכרומטידים במרכזם, כך שמשלוחם לקוטב המתאים יכול להתחיל.
פונקציה ומשימה
בגוף האדם קיים צורך מתמשך בצמיחה המבוססת על ריבוי תאים, אשר בדרך כלל עוקב אחר עקרון חלוקת התאים. בתאים גרעיניים של אורגניזמים חד-תאיים ורב-תאיים (אוקריוטים), חלוקות כוללות חלוקה של הציטופלזמה וגרעינים שלהם. שני תאי הבת הנובעים מהחלוקה זהים גם במערכי הכרומוזומים הדיפלואידים שלהם ל"תא האם "בהתאמה, כך שגדילה של רקמות מסוימות בגוף על בסיס חלוקת תאים לא מינית היא בלתי מוגבלת מבחינה תיאורטית, ובלבד שה תהליך החלוקה אינו מופרע או מופסק על ידי חומרים מעכבי גדילה. כמו כן קשור לתהליך חלוקת התאים תהליך החלוקה הגרעינית המכונה מיטוזה. בתוך המיטוזה, השני מבין סך הכל ארבעה שלבים עיקריים נקרא מטאפאזה. זהו חוליית שרשרת חשובה בתהליך החלוקה הגרעינית. מטאפאז חשוב למיקום הכרומטידות של קבוצת הכרומוזומים הכפולה במישור המשווני או מטא-פלייט בצורה כזו, שניתן למשוך אותם לכיוון שני הקטבים על ידי חוטים המיקרובולה באנאפאזה שלאחר מכן. תפקיד חשוב במיוחד של מטאפאזה הוא לבדוק (מחסום) ולפקח על סיבי הציר (מיקרו-צינורות) המשתרעים מהקטבים. יש לוודא כי המיקרו-צינורות מחוברים לצנטומר "הנכון" בכל מקרה. זאת על מנת להבטיח ששתי קבוצות הכרומוזומים המתקבצות בקטבים במהלך האנאפאזה הבאה זהים לחלוטין. ניתן להשיג זאת רק על ידי קיום כרומטיד אחד של כרומוזום בכל אחד משני הקטבים לאחר התרחשות חלוקה גרעינית. אם, למשל, שתי כרומטידות אחות זהות היו ממוקמות באחד משני הקטבים וחסרות בקוטב השני, היו הפרעות ניכרות עם חוסר האפשרות לצמיחת תאים נוספת או צמיחה בלתי מרוסנת. במקרה של תאים פרנכימיים, יהיה אובדן של היכולת התפקודית הספציפית של התאים.
מחלות והפרעות
מיטוזיס מגלם תהליך מורכב מאוד שבתוך שכפול גדילי ה- DNA וה- הפצה של הכרומטידים לשני הקטבים, טומן בחובו סיכון לטעויות עם השלכות מרחיקות לכת לפעמים. לדוגמא, התקשרות "לא נכונה" של מיקרו-צינורות לקינטוכוריות של צנטרומרים יכולה להתרחש בתדירות יחסית. לדוגמא, קינטוכורים מסוימים עשויים להישאר חופשיים, כלומר אינם מחוברים למיקרו-צינור, או ששני הכרומטידים עשויים להיות מחוברים במרכזיהם למיקרו-צינורות מאותו קוטב. בבדיקת התקשרות "נכונה" ומלאה של מיקרו-צינורות לקינטוכוריות טמון אחד התפקידים החשובים ביותר של המטאפאזה. הכרומוזומים באנאפאזה בדרך כלל לא משתחררים עד שבדיקת סיבי הציר מוצלחת וכל קינטוכורים מאותתים על התקשרות נכונה. מחסום המיטוטי מתממש על ידי קבוצה של מומחים. חלבונים המדכאים את המעבר לאנאפאזה או למזומן אם ההדבקה אינה תואמת את נקודת המבט. התהליך דומה במקצת לעצירת בור במירוץ לפורמולה 1, כאשר כל ארבע המכונאות צריכות לדווח על עצירה מלאה לאחר החלפת הגלגל לפני שנהג הפורמולה 1 יכול להמריא שוב. בעיה מרכזית נוספת מתעוררת כאשר מתרחשות שגיאות במהלך פיצול גדילי ה- DNA. זה יכול עוֹפֶרֶת לאובדן תפקוד של התאים ולמתונים מתמשכים מהירים או איטיים רציפים שכבר אינם מגיבים למעכבי גדילה אנדוגניים. גידול חסר עכבות מאפיין גידולים שפירים (שפירים) או ממאירים (ממאירים). בעיות נוספות יכולות להיווצר מהמתילציה של ה- DNA. במהלך פיצול גדילי הדנ"א, פעילותם של מתיל טרנספרזות דנ"א יכולה עוֹפֶרֶת לתוספת קבוצות מתיל (-CH3) ל- DNA. התהליך אינו תואם ל- גֵן מוטציה במובן המקובל, אך היא כן מתאימה לשינוי אפיגנטי בגן המושפע. ה "גֵן מתילציה "מוביל בדרך כלל לשינויים המוכרים פנוטיפית אצל הפרט המושפע ומועבר בדרך כלל לדורות התאים הבאים - בדומה לירושה. המידה בה ניתן לייחס התפתחות של גידולים שפירים וממאירים ומתילציה של DNA לתהליכים בתוך מטאפאזה לא נבדקה בצורה מספקת.
